In Deutschland, wo die Anwendung von Solarenergie schnell wächst, sind immer mehr Installateure und Endnutzer nicht mehr an grundlegenden Fragen interessiert, sondern stehen vor praktischen Herausforderungen bei der Systemintegration. Eines der häufig genannten Probleme ist:
Kann der automatische Umschalter mit dualer Stromversorgung (ATS) den photovoltaischen Wechselrichter und das Netz gleichzeitig anschließen und einen stabilen Systembetrieb aufrechterhalten?
Warum wird diese Konfiguration in Deutschland immer häufiger?
Die Energieinfrastruktur Deutschlands befindet sich in einem rasanten Wandel hin zu dezentraler Energieerzeugung. Sowohl private als auch gewerbliche Nutzer kombinieren zunehmend PV-Systeme mit dem Netz, um eine stabile Stromversorgung zu erreichen.
In dieser Anwendung wird der ATS typischerweise verwendet, um zwei Stromquellen zu verwalten:
- Primärenergie: PV-Wechselrichterausgang
- Notstrom: Versorgungsnetz
Diese Konfiguration ermöglicht die vorrangige Nutzung von Solarenergie, während automatisch auf das Netz umgeschaltet wird, wenn die PV-Erzeugung unzureichend ist, um die Kontinuität der Stromversorgung sicherzustellen. Die Funktionsweise eines ATS bestimmt jedoch, dass es beide Stromquellen nicht gleichzeitig anschließen kann.
Praktische Probleme beim gleichzeitigen Anschluss eines BNotstrom Power Umschalters an sowohl PV als auch Netz
Anti-Insel-Schutz
Der netzgekoppelte PV-Wechselrichter muss den Sicherheitsstandards entsprechen, und eine seiner wichtigen Funktionen ist der Anti-Insel-Schutz. Einfach ausgedrückt muss der Wechselrichter, wenn das Netz abgeschaltet wird, innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens (normalerweise mehrere Millisekunden bis zwei Sekunden) aufhören, Strom abzugeben. Dies geschieht, um zu verhindern, dass der Wechselrichter weiterhin Strom ins Netz einspeist und um das Risiko eines elektrischen Schlags für Arbeiten, die das Netz reparieren, zu vermeiden.
Wenn der automatische Umschalter den Wechselrichter und das Netz gleichzeitig mit der Last verbindet und das Netz tatsächlich in einem stromlosen Zustand ist, wird der Wechselrichter Strom ins Netz zurückspeisen. Diese Situation führt dazu, dass der Anti-Insel-Schutz versagt, was zu Sicherheitsrisiken führt. Selbst wenn der ATS versucht, die beiden Stromquellen während des normalen Umschaltens gleichzeitig zu verbinden, wird der Wechselrichter einen Fehler melden oder sich aufgrund einer abnormalen Spannung abschalten.
Phasensynchronisation
Das Netz liefert Wechselstrom, der drei wesentliche Parameter hat: Spannung, Frequenz und Phase. Die Phase des Netzes ist fest, während ein unabhängig arbeitender PV-Wechselrichter seine eigene Phase bestimmt. Wenn zwei AC-Stromquellen mit unterschiedlichen Phasen direkt miteinander verbunden werden, bildet der Strom eine Schleife zwischen ihnen, die einen großen Anlaufstrom erzeugt. Dieser Anlaufstrom kann die internen Stromkomponenten des Wechselrichters beschädigen und dazu führen, dass Leistungsschalter auslösen. In schweren Fällen kann dies zu Funkenbildung führen.
Selbst wenn der Wechselrichter im netzgekoppelten Modus arbeitet, verfolgt er aktiv die Phase des Netzes. Wenn der ATS sowohl den Wechselrichter als auch das Netz gleichzeitig mit der Last verbindet, erkennt der Wechselrichter gleichzeitig zwei unterschiedliche Spannungssignale, was seine Steuerlogik stören kann.
Designzweck des BNotstrom Power Umschalter
Es sollte bekannt sein, dass der ATS zum Auswählen von Stromquellen dient, nicht zum Zusammenführen von Stromquellen. Seine Funktion besteht darin, zwischen Stromquellen umzuschalten, anstatt zwei Stromquellen gleichzeitig arbeiten zu lassen. Wenn der ATS gezwungen wird, zwei Eingänge gleichzeitig zu verbinden, sind zusätzliche Synchronisierungs- und Steuerkreise erforderlich, die in Standardprodukten nicht vorhanden sind.
Basierend auf den oben genannten drei Punkten, standard ATS ist nicht geeignet zum gleichzeitigen Anschluss von Solarwechselrichtern und dem Netz.
Aufklärung über häufige Missverständnisse zu Umschaltern und PV-Integration
Missverständnis 1: Je schneller der ATS umschaltet, desto besser, ohne die Lastmerkmale zu berücksichtigen
Schnelles Umschalten reduziert zwar die Dauer des Stromausfalls, aber nicht alle Lasten sind für extrem schnelles Umschalten geeignet. Bestimmte motorartige Lasten benötigen eine kurze Verzögerung, bevor sie nach einem Stromausfall neu starten; andernfalls kann der Phasenschaden zwischen der Restspannung und der wiederhergestellten Stromversorgung einen Überspannungsstoß verursachen. Darüber hinaus benötigen Wechselrichter eine gewisse Reaktionszeit, wenn sie vom netzgebundenen Betrieb in den Off-Grid-Betrieb wechseln. Wenn der ATS zu schnell umschaltet, kann es sein, dass die Last angeschlossen wird, bevor der Wechselrichter seine Ausgangsleistung stabilisiert hat, was tatsächlich dazu führen kann, dass der Wechselrichter schützende Maßnahmen ergreift und abschaltet. Daher muss die Umschaltgeschwindigkeit des ATS den Eigenschaften sowohl des Wechselrichters als auch der Last entsprechen, anstatt einfach nur der Geschwindigkeit nachzujagen.
Missverständnis 2: Die PV-Spannung ist instabil, und der Elektrisch Power Umschalter reguliert die Spannung automatisch
Der Umstellungsschalter hat keine Spannungsregelungsfähigkeit. Er erkennt lediglich, ob die Spannung im festgelegten Bereich liegt, und entscheidet, ob die Stromquelle entsprechend umgeschaltet wird. Wenn der photovoltaic Output instabil ist, wird der ATS die Spannung nicht “korrigieren”. Die tatsächliche Spannungsstabilisierung liegt in der Verantwortung anderer Spannungs- schutzgeräte, nicht des ATS.
Missverständnis 3: Solange ein ATS installiert ist, wird das PV-System keinen Stromausfall erleben
Ein ATS kann zwischen Stromquellen umschalten, garantiert jedoch keinen nahtlosen Stromübergang. Besonders in PV-Systemen können, wenn die Wechselrichter-Ausgabe instabil ist oder die Umschaltverzögerungen zu lang eingestellt sind, dennoch kurze Stromunterbrechungen auftreten. Daher verbessert der ATS die Zuverlässigkeit der Stromversorgung, beseitigt jedoch nicht vollständig den Stromausfall.
Missverständnis 4: Jeder ATS kann direkt in einem PV-System verwendet werden
Nicht alle ATS sind für photovoltaische Anwendungen geeignet. Einige gewöhnliche ATS wurden nur für das Umschalten zwischen Netz und Generator entworfen und haben schwache oder keine Fähigkeit, das Wechselrichter-Ausgangssignal zu erkennen. Daher muss im photovoltaischen System eine passende ATS-Lösung für die Photovoltaik verwendet werden.
Missverständnis 5: Ein ATS kann alle Kompatibilitätsprobleme in einem PV-System lösen
Der ATS ist nur eine Umschaltkomponente innerhalb des Systems. Er kann Kompatibilitätsprobleme in Bezug auf den Wechselrichter, das Netz, die Spannung, die Frequenz und andere Faktoren nicht lösen. Wenn das System selbst nicht ordnungsgemäß entworfen ist – zum Beispiel, wenn die Spannungsbereiche nicht übereinstimmen oder die Verkabelung nicht den Standards entspricht – wird selbst die Verwendung eines ATS keine stabile Funktion gewährleisten. Echte Stabilität ergibt sich aus dem gesamten Systemdesign, nicht aus einem einzelnen Gerät.
Schlussfolgerung
Kann der ATS dann sowohl den photovoltaischen Wechselrichter als auch das Stromnetz gleichzeitig verbinden? Die Antwort ist nein.
Die ATS produziert von YRO konzentriert sich auf das Stromumschalten. Es hat mehrere Labortests durchlaufen und kann die Umschaltaktion unter dem Nennstrom stabil ausführen, ohne das Risiko von Kontaktverschweißung oder schlechtem Kontakt. Für Systeme, die eine stabile Notstromumschaltung erfordern, bietet das von YRO verkaufte ATS eine zuverlässige Fundamentgarantie.
